KR102558426B1 - 엘리베이터 시스템 벨트 용 인장 부재 - Google Patents

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Abstract

엘리베이터 시스템의 벨트는 벨트 폭을 따라 배열되고 벨트의 길이를 따라 길이 방향으로 연장되는 복수의 인장 부재들을 포함한다. 각각의 인장 부재는 복수의 부하 지지 섬유로 형성된 코어 부재 및 코어 부재를 둘러싸는 복수의 오버랩 부재들을 포함한다. 재킷 재료는 복수의 인장 부재들을 적어도 부분적으로 캡슐화한다. 엘리베이터 시스템은 승강로, 승강로에 배치되어 움직일 수 있는 엘리베이터 카, 및 승강로를 따라 엘리베이터 카를 정지 및/또는 구동시키기 위해 엘리베이터 카에 작동 가능하게 연결된 벨트를 포함한다. 벨트는 벨트 폭을 따라 배열되고 벨트의 길이를 따라 길이 방향으로 연장되는 복수의 인장 부재들을 포함한다. 각각의 인장 부재는 복수의 부하 지지 섬유로 형성된 코어 부재 및 코어 부재를 둘러싸는 복수의 오버랩 부재들을 포함한다.

Description

엘리베이터 시스템 벨트 용 인장 부재{TENSION MEMBER FOR ELEVATOR SYSTEM BELT}
본 명세서에 개시된 실시 예는 엘리베이터 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 엘리베이터 시스템의 엘리베이터 카(car)를 정지 및/또는 구동시키는 부하 지지 부재(load bearing members)에 관한 것이다.
엘리베이터 시스템은 건물의 다양한 층들 사이에서 승객, 화물 또는 두 가지 모두를 운반하는데 유용하다. 일부 엘리베이터는 트랙션(traction) 기반이며, 엘리베이터 카(car)를 지지하고 엘리베이터 카의 원하는 이동 및 위치 설정을 달성하기 위해 벨트와 같은 부하 지지 부재(load bearing members)를 이용한다.
벨트가 부하 지지 부재로서 사용되는 경우, 복수의 인장 요소들(tension elements) 또는 코드들(cords)이 공통 재킷(jacket)에 내장된다. 재킷은 원하는 위치에 코드를 유지하고 마찰 부하 경로를 제공한다. 예시적인 트랙션 엘리베이터 시스템에서, 기계는 승강로(hoistway)를 따라 엘리베이터 카를 구동시키기 위해 벨트가 상호 작용하는 트랙션 시브(sheave)를 구동시킨다. 벨트는 전형적으로 강철 요소로 형성된 인장 부재(tension members)를 이용하지만, 대안으로 합성 섬유 또는 탄소 섬유 복합 재료와 같은 다른 재료로 형성된 인장 부재를 이용할 수 있다.
탄소 섬유 복합 재료 인장 부재에서, 부재는 전형적으로 굽힘 시 매우 강하고, 선택된 인장 성능을 제공하기를 원하는 인장 부재의 단면 영역에서, 인장 부재는 굽힘 하에서 손상될 수 있다.
일 실시 예에서, 엘리베이터 시스템의 벨트는 벨트 폭을 따라 배열되고 벨트의 길이를 따라 길이 방향으로 연장되는 복수의 인장 부재들을 포함한다. 각각의 인장 부재는 복수의 부하 지지 섬유들로 형성된 코어 부재 및 코어 부재를 둘러싸는 복수의 오버랩 부재들을 포함한다. 재킷 재료는 복수의 인장 부재들을 적어도 부분적으로 캡슐화한다.
부가적으로 또는 대안적으로, 이 실시 예 또는 다른 실시 예에서, 복수의 부하 지지 섬유는 매트릭스 재료에 배치된다.
부가적으로 또는 대안적으로, 이 실시 예 또는 다른 실시 예에서, 부하 지지 섬유는 탄소, 유리, 아라미드, 나일론 및 중합체 섬유 중 하나 이상이다.
부가적으로 또는 대안적으로, 이 또는 다른 실시 예에서, 매트릭스 재료는 폴리우레탄, 폴리에스테르, 비닐 에스테르 또는 에폭시 재료이다.
부가적으로 또는 대안적으로, 이 실시 예 또는 다른 실시 예에서, 복수의 오버랩 부재들은 합성 섬유이다.
부가적으로 또는 대안적으로, 이 또는 다른 실시 예에서 합성 섬유는 VectranTM 또는 Dyneema® 또는 Zylon® 섬유 중 하나 이상이다.
부가적으로 또는 대안적으로, 이 실시 예 또는 다른 실시 예에서, 복수의 오버랩 부재들은 금속 와이어이다.
부가적으로 또는 대안적으로, 이 실시 예 또는 다른 실시 예에서, 복수의 오버랩 섬유들은 코어 부재의 주위에 감겨지거나(wrapped) 또는 편조된다(braided). 부가적으로 또는 대안적으로, 이 실시 예 또는 다른 실시 예에서, 재킷 재료는 폴리우레탄, 폴리에스테르, 에틸렌 프로필렌 디엔 엘라스토머, 클로로프렌, 클로로술포닐 폴리에틸렌, 에틸렌 비닐 아세테이트, 폴리아미드, 폴리프로필렌, 부틸 고무, 아크릴로니트릴 부타디엔 고무, 스티렌 부타디엔 고무, 아크릴계 엘라스토머, 플루오르 탄성체, 실리콘 엘라스토머, 폴리올레핀 엘라스토머, 스티렌 블록 및 디엔 엘라스토머, 천연 고무 또는 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된다.
다른 실시 예에서, 엘리베이터 시스템은 승강로, 승강로 내에 배치되어 움직일 수 있는 엘리베이터 카, 및 승강로를 따라 엘리베이터 카를 정지 및/또는 구동시키기 위해 엘리베이터 카에 작동 가능하게 연결된 벨트를 포함한다. 벨트는 벨트 폭을 따라 배열되고 벨트의 길이를 따라 길이 방향으로 연장되는 복수의 인장 부재들을 포함한다. 각각의 인장 부재는 복수의 부하 지지 섬유로 형성된 코어 부재 및 코어 부재를 둘러싸는 복수의 오버랩 부재들을 포함한다. 재킷 재료는 복수의 인장 부재를 적어도 부분적으로 캡슐화한다.
부가적으로 또는 대안적으로, 이 실시 예 또는 다른 실시 예에서, 복수의 부하 지지 섬유들은 매트릭스 재료에 배치된다.
부가적으로 또는 대안적으로, 이 실시 예 또는 다른 실시 예에서, 부하 지지 섬유들은 탄소, 유리, 아라미드, 나일론 및 중합체 섬유 중 하나 이상이다.
부가적으로 또는 대안적으로, 이 또는 다른 실시 예에서, 매트릭스 재료는 폴리우레탄, 비닐에스테르, 폴리에스테르 또는 에폭시 재료이다.
부가적으로 또는 대안적으로, 이 실시 예 또는 다른 실시 예에서, 복수의 오버랩 부재들은 합성 섬유이다.
부가적으로 또는 대안적으로, 이 실시 예 또는 다른 실시 예에서, 복수의 오버랩 부재들은 금속 와이어이다.
부가적으로 또는 대안적으로, 이 실시 예 또는 다른 실시 예에서, 복수의 오버랩 부재들은 코어 부재가 파손된 경우 엘리베이터 카를 현수하도록 구성된다.
부가적으로 또는 대안적으로, 이 실시 예 또는 다른 실시 예에서, 재킷 재료는 폴리우레탄, 폴리에스테르, 에틸렌 프로필렌 디엔 엘라스토머, 클로로프렌, 클로로술포닐 폴리에틸렌, 에틸렌 비닐 아세테이트, 폴리아미드, 폴리프로필렌, 부틸 고무, 아크릴로니트릴 부타디엔 고무, 스티렌 부타디엔 고무, 아크릴계 엘라스토머, 플루오르 탄성체, 실리콘 엘라스토머, 폴리올레핀 엘라스토머, 스티렌 블록 및 디엔 엘라스토머, 천연 고무 또는 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된다.
다음 설명은 어떤 식으로든 제한으로 간주되어서는 안 된다. 첨부 도면을 참조하면, 유사한 요소들은 동일하게 번호가 매겨진다.
도 1은 엘리베이터 시스템의 일 실시 예의 개략도;
도 2는 엘리베이터 시스템 벨트의 실시 예의 개략적인 단면도;
도 3은 엘리베이터 벨트 용 인장 부재의 실시 예의 단면도; 및
도 4는 엘리베이터 벨트 용 인장 부재의 실시 예의 다른 단면도이다.
개시된 장치 및 방법의 하나 이상의 실시 형태에 대한 상세한 설명은 도면을 참조하여 예시적인 것으로, 제한적이지 않다.
도 1에 도시된 것은 예시적인 트랙션(traction) 엘리베이터 시스템(10)의 개략도이다. 본 발명의 이해를 위해 요구되지 않는 엘리베이터 시스템(10)의 특징들(가이드 레일, 안전 장치 등)은 본 명세서에서 논의되지 않는다. 엘리베이터 시스템(10)은 하나 이상의 벨트(belt)(16)로 승강로(hoistway)(12)에 작동 가능하게 매달리거나 지지되는 엘리베이터 카(14)를 포함한다. 하나 이상의 벨트(16)는 하나 이상의 시브(sheave)(18)와 상호 작용하여 엘리베이터 시스템(10)의 다양한 구성 요소들의 둘레로 라우팅(routing)된다. 하나 이상의 벨트(16)는 또한 엘리베이터 시스템(10)의 균형을 돕고 작동 중에 트랙션 시브의 양 측면에서의 벨트 인장의 차이를 감소시키는 데 사용되는 평형추(counterweight)(22)에 연결될 수 있다.
시브들(18) 각각은 엘리베이터 시스템(10)의 다른 시브들(18)의 직경과 동일하거나 상이할 수 있는 직경(20)을 갖는다. 시브들 중 적어도 하나는 트랙션 시브(52)일 수 있다. 트랙션 시브(52)는 기계(50)에 의해 구동된다. 기계(50)에 의한 구동 시브의 움직임은 트랙션 시브(52) 둘레로 라우팅되는 하나 이상의 벨트(16)를 구동하고, 움직이고 및/또는 추진(트랙션을 통해)한다. 시브들(18) 중 적어도 하나는 전환기(diverter), 디플렉터(deflector) 또는 아이들러(idler) 시브일 수 있다. 전환기, 디플렉터 또는 아이들러 시브는 기계(50)에 의해 구동되는 것이 아니고, 엘리베이터 시스템(10)의 다양한 구성 요소들의 둘레의 하나 이상의 벨트(16)를 안내하는 것을 돕는다.
일부 실시 예에서, 엘리베이터 시스템(10)은 엘리베이터 카(14)를 매달거나(정지) 및/또는 구동하기 위해 2 개 이상의 벨트(16)를 사용할 수 있다. 또한, 엘리베이터 시스템(10)은 하나 이상의 벨트(16)의 양 측면이 하나 이상의 시브(18)와 결합되거나(engage) 하나 이상의 벨트(16)의 한 측면 만이 하나 이상의 시브(18)와 결합하도록 다양한 구성을 가질 수 있다. 도 1의 실시 예는 하나 이상의 벨트(16)가 카(14) 및 평행 추(22)에서 끝나는 1:1 로프 배열을 도시하며, 다른 실시 예는 다른 로프 배열을 이용할 수 있다.
벨트(16)는 하나 이상의 시브(18)를 통과할 때 충분한 굽힘력(flexibility)을 갖도록 구성되어 낮은 굽힘 스트레스를 제공하고 벨트 수명 요구를 충족하며 부드러운 작동을 가지며, 엘리베이터 카(14)를 정지 및/또는 주행시키기 위한 강도 요구를 충족시킬 수 있을 만큼 충분히 강하다.
도 2는 예시적인 벨트(16) 구조 또는 설계의 개략적인 단면도를 제공한다. 벨트(16)는 벨트(16)를 따라 종 방향으로 연장되고 벨트 폭(26)을 가로 질러 배열된 복수의 인장 부재(tension member)(24)를 포함한다. 인장 부재(24)는 벨트(16) 내의 인장 부재(24)의 이동을 억제하고 인장 부재(24)를 보호하기 위해 재킷 재료(28) 내에 적어도 부분적으로 둘러싸여있다. 재킷 재료(28)는 트랙션 시브(52)의 대응하는 표면과 상호 작용하도록 구성된 트랙션 측면(30)을 형성한다. 재킷 재료(28)에 대한 예시적인 재료는 예를 들어, 열가소성 및 열경화성 폴리우레탄의 탄성중합체(elastomers), 폴리아미드(polyamide), 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머(thermoplastic polyester elastomers) 및 고무(rubber)를 포함한다. 일부 실시 예에서, 재킷 재료(28)는 폴리우레탄, 폴리에스테르, 에틸렌 프로필렌 디엔 엘라스토머, 클로로프렌, 클로로 술 포닐 폴리에틸렌, 에틸렌 비닐 아세테이트, 폴리 아미드, 폴리 프로필렌, 부틸 고무, 아크릴로 니트릴 부타디엔 고무, 스티렌 부타디엔 고무, 아크릴계 엘라스토머, 불소 고무, 실리콘 엘라스토머, 폴리올레핀 엘라스토머, 스티렌 블록 및 디엔 엘라스토머, 천연 고무 또는 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된다. 다른 재료가 벨트(16)의 요구되는 기능을 충족시키기에 충분하다면 다른 재료가 재킷 재료(28)를 형성하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 재켓 재료(28)의 주요 기능은 벨트(16)와 트랙션 시브(52) 사이에 충분한 마찰(friction)을 제공하여 이들 사이에 원하는 양의 트랙션을 생성하는 것이다. 재킷 재료(28)는 또한 인장 부하(tension loads)를 인장 부재(24)에 전달해야 한다. 또한, 재킷 재료(28)는 내마모성(wear resistant)이어야 하고 예를 들어, 화학 물질과 같은 환경적 요인에 대한 노출 손상으로부터 인장 부재(24)를 보호해야 한다.
벨트(16)는 일(one) 보다 큰 벨트 두께(32)에 대한 벨트 폭(26)의 종횡비를 갖는 벨트 폭(26) 및 벨트 두께(32)를 갖는다. 벨트(16)는 트랙션 측면(30)에 대향하는 후방 측면(34) 및 트랙션 측면(30)과 후방 측면(34) 사이에서 연장되는 벨트 에지(edges)(36)를 더 포함한다. 도 2의 실시 예에서는 8 개의 인장 부재들(24)이 도시되어 있지만, 다른 실시 예에서는 다른 개수의 인장 부재들(24), 예컨대 6 개, 10 개 또는 12 개의 인장 부재들(24)을 포함할 수 있다. 또한, 도 2의 실시 예의 인장 부재들(24)이 실질적으로 동일하지만, 다른 실시 예에서는 인장 부재들(24)이 서로 다를 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 인장 부재(24)는 각각 합성 섬유(synthetic fibers) 또는 일부 실시 예에서 매트릭스 재료(44)에 배치된 복수의 부하 지지 섬유(load carrying fibers)(42)와 같은 복합 구조로 형성된 코어 부재(40)를 포함한다. 다른 실시 예에서, 매트릭스 재료는 사용되지 않으며, 인장 부재(24)는 소위 "건식 섬유(dry fiber)" 구조로 형성된다
예시적인 부하 지지 섬유(42)는 예를 들어, 탄소, 유리, 아라미드, 나일론 및 중합체 섬유를 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 각각의 부하 지지 섬유(42)는 실질적으로 동일하거나 다를 수 있다. 또한, 매트릭스 재료(44)는 예를 들어 폴리우레탄, 폴리에스테르, 비닐에스테르 및 에폭시와 같은 임의의 적합한 재료로 형성될 수 있다. 부하 지지 섬유(42) 및 매트릭스 재료(44)의 재료는 인장 부재(24)의 원하는 강성(stiffness) 및 강도(strength)를 달성하도록 선택된다.
코어 부재(40)는 일부 실시 예에서 펄트루션 공정(pultrusion process)에 의해 얇은 층으로 형성될 수 있다. 표준 펄트루션 공정에서, 부하 지지 섬유(42)는 매트릭스 재료(44)로 스며들고(impregnated) 가열된 다이 및 매트릭스 재료(44)가 교차 연결(cross linking)되는 부가적인 경화 히터를 통해 당겨진다. 당업자는 당겨진(pulled) 부하 지지 섬유(42)의 제어된 움직임 및 지지가 코어 부재(40)의 원하는 선형 또는 곡선 프로파일을 형성하는데 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 예시적인 실시 예에서, 코어 부재(40)는 약 0.5 mm 내지 약 4 mm의 단면 두께를 갖는다. 다른 실시 예에서, 코어 부재 (40)는 1 mm의 단면 두께를 갖는다. 또한, 일부 실시 예에서, 코어 부재(40)는 원형 단면을 가지며, 다른 실시 예에서 코어 부재(40)는 직사각형 또는 타원과 같은 다른 단면 형상을 가질 수 있다. 다른 실시 예에서, 코어 부재(40)는 단일 또는 다중 재료의 건조 섬유 코어 구성일 수 있다.
인장 부재(24)는 코어 부재(40)의 외부 둘레(outer perimeter)에 배치된 복수의 오버랩 요소들(46)을 더 포함한다. 오버랩 요소들(46)은 인장 부재(24)를 따라 대체로 길이 방향으로 연장되고, 일부 실시 예에서는 코어 부재(40) 주의에 감겨지거나 편조된다(braided). 일부 실시 예에서, 오버랩 요소들(46)은 VectranTM 또는 Dyneema® 또는 Zylon®과 같은 다수의 합성 섬유이다. 당업자는 열거된 물질이 단지 예시적인 것이며 다른 물질이 이용될 수 있다는 것을 쉽게 이해할 것이다. 오버랩 요소들(46)은 코어 부재(40)에 비해 감소된 굽힘 강성(bending stiffness)을 갖지만, 부하 지지 섬유(42)와 유사한 인장 강도를 갖는다. 유사한 인장 강도를 갖는 모든 코어 인장 부재와 비교할 때 결과적으로 인장 부재(24)는 감소된 굽힘 강성을 갖는다.
도 4에 도시된 다른 실시 예에서, 오버랩 요소들은 다수의 금속 와이어(48)로 형성된 스틸 와이어 또는 스트랜드와 같은 복수의 금속 와이어(48)이다. 일부 실시 예에서, 금속 와이어(48)는 예를 들어 파손 또는 열적 이벤트로 인해 코어 부재(40)가 손상되거나 파손되는 경우 승강로(12)에서 엘리베이터 카(14)를 지지하기에 충분하다.
"약(about)"이라는 용어는 출원서 제출 당시 사용 가능한 장비에 근거한 특정 양의 측정과 관련된 오류의 정도를 포함한다. 예를 들어, "약"은 ± 8% 또는 5%의 범위 또는 주어진 값의 2%를 포함 할 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시 양태를 설명하기 위한 것이며, 본원을 제한하려는 것은 아니다. 본원에서 사용된 단수 형태("일(a, an)" 및 "상기(the)")는 문맥상 다르게 지시하지 않는 한 복수 형태를 포함하고자 한다. 본 명세서에서 사용되는 "포함하는(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"이라는 용어는 명시된 특징, 정수, 단계, 동작, 구성 요소 및/또는 구성 요소의 존재를 나타내며, 다만 하나 이상의 다른 특징, 정수, 단계, 동작, 요소 구성 요소 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
본 개시가 예시적인 실시 예 또는 실시 예들을 참조하여 설명되었지만, 본 개시물의 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 변경이 이루어질 수 있고, 등가물이 그 구성 요소로 대체될 수 있음이 당업자에 의해 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 본질적인 범위를 벗어나지 않으면서 본 명세서의 교시에 특정 상황 또는 재료를 적용하기 위해 많은 변형이 이루어질 수 있다. 따라서, 본 개시는 본 개시 내용을 수행하기 위해 고려된 최선의 형태로서 개시된 특정 실시 예에 한정되지 않으며, 본 개시는 청구 범위의 범주 내에 속하는 모든 실시 예를 포함 할 것이다.

Claims (17)

  1. 엘리베이터 시스템의 벨트(belt)에 있어서:
    벨트 폭을 따라 배열되고 상기 벨트의 길이를 따라 길이 방향으로 연장되는 복수의 인장 부재들(tension members)을 포함하고, 각각의 인장 부재는:
    복수의 부하 지지 섬유들(load carrying fibers)로 형성된 코어 부재(core member);
    상기 코어 부재를 둘러싸는 복수의 오버랩 부재들(overwrap members); 및
    상기 복수의 인장 부재들을 적어도 부분적으로 캡슐화(encapsulating)하는 재킷 재료(jacket material)를 포함하고,
    상기 복수의 오버랩 부재들은 금속 와이어인, 벨트.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 복수의 부하 지지 섬유들은 매트릭스 재료에 배치되는, 벨트.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 부하 지지 섬유들은 탄소, 유리, 아라미드(aramid), 나일론 및 중합체 섬유 중 하나 이상인, 벨트.
  4. 청구항 2에 있어서, 상기 매트릭스 재료는 폴리우레탄, 폴리에스테르, 비닐에스테르, 또는 에폭시 재료인, 벨트.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 복수의 오버랩 섬유들은 상기 코어 부재의 주위에 감겨지거나(wrapped) 또는 편조되는(braided), 벨트.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 재킷 재료는 폴리우레탄, 폴리에스테르, 에틸렌 프로필렌 디엔 엘라스토머, 클로로프렌, 클로로술포닐 폴리에틸렌, 에틸렌 비닐 아세테이트, 폴리아미드, 폴리프로필렌, 부틸 고무, 아크릴로니트릴 부타디엔 고무, 스티렌 부타디엔 고무, 아크릴계 엘라스토머, 플루오르 탄성체, 실리콘 엘라스토머, 폴리올레핀 엘라스토머, 스티렌 블록 및 디엔 엘라스토머, 천연 고무 또는 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는, 벨트.
  10. 엘리베이터 시스템에 있어서:
    승강로(hoistway);
    상기 승강로에 배치되어 움직일 수 있는 엘리베이터 카(car);
    상기 승강로를 따라 상기 엘리베이터 카를 정지 및/또는 구동시키기 위해 상기 엘리베이터 카에 작동 가능하게 연결되는, 청구항 1 내지 4, 8 및 9 중 어느 한 항에 따른 벨트를 포함하는, 엘리베이터 시스템.
  11. 삭제
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